[发明专利]一种消除体效应中窄沟道效应影响的MOS器件结构

说明书

本发明提供了一种消除体效应中窄沟道效应影响的MOS器件结构。该MOS器件包括：衬底、源区、栅极、漏区以及沟道区，所述源区、漏区以及沟道区作为有源区；且有源区两侧分别分布STI区；所述有源区两侧的STI区上表面分别设置导体电极，所述导体电极上施加电荷平衡电压。本发明在不增加工艺步骤的基础上，通过器件设计，来消除高压MOS器件体效应中窄沟道效应的影响，减小窄沟道器件的体效应，从而缩小芯片面积。

技术领域

本发明涉及半导体元器件领域，更具体来说，涉及一种消除体效应中窄沟道效应影响的MOS器件结构。

背景技术

对于MOS集成器件而言，在电路工作时，其中各个MOSFET的衬底电位是时刻变化着的，如果对器件衬底的电位不加以控制的话，那么就有可能会出现场感应结以及源-衬底结正偏的现象；一旦发生这种现象时，器件和电路即告失效。所以，对于集成器件中的MOSFET，需要在衬底与源区之间加上一个适当高的反向电压——衬偏电压，以保证器件始终能够正常工作。简言之，衬偏电压就是为了防止MOSFET的场感应结以及源结和漏结发生正偏、而加在源-衬底之间的反向电压。

但是，由于加上了衬偏电压的缘故，就将要引起若干影响器件性能的现象和问题，这就是衬偏效应(衬偏调制效应)，又称为MOS器件的体效应。具体来说，当MOS管加上衬偏电压时，由于体效应的作用，会使MOS管的阈值电压漂移，衬偏电压越大，阈值电压漂移越大。

在体效应的作用机制中还存在窄沟道效应的影响，在高压MOS器件中，如图1所示，其中栅极101两侧设有STI(浅沟槽隔离)区102，衬偏电压较大时，宽度方向上STI区102下方会形成耗尽区103，宽度越小，STI下方的耗尽区占比就越大，因此MOS管的体效应会随着宽度的减小而变大，造成阈值电压的漂移程度加剧。如图2，示出了宽度从0.55*1.2到10*1.2的不同宽度的MOS管中因窄沟道效应产生的体效应因子的变化。

由于窄沟道效应的影响，在有体效应限制的电路中，只能用宽的MOS管，这样会增加芯片面积，影响半导体器件的小型化。

现有技术中解决窄沟道效应影响的手段较为复杂，例如，在浅沟槽侧壁进行离子注入，从而调整MOS管的开启电压，使MOS管的开启电压达到预期值，缓解阈值电压随宽度减小而递减的趋势。但是离子注入的解决方案只能缓解VTL/VTS等常规参数的窄沟道效应，对体效应的窄沟道效应没有好处。并且这些解决方案都会增加工艺步骤，提高MOS器件制造的复杂度和成本。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种消除高压MOS器件体效应中窄沟道效应影响的结构。本发明在不增加工艺步骤的基础上，通过器件设计，来消除高压MOS器件体效应中窄沟道效应的影响，减小窄沟道器件的体效应，从而缩小芯片面积。

本发明的技术方案如下：

一种消除体效应中窄沟道效应影响的MOS器件结构，包括：衬底、源区、栅极、漏区以及沟道区，所述源区、漏区以及沟道区作为有源区；且有源区两侧分别分布STI区；其特征在于，所述有源区两侧的STI区上表面分别设置导体电极，所述导体电极上施加电荷平衡电压。

优选的是，所述导体电极是沿与沟道区平行的方向且在STI区上表面延伸的导体条。

优选的是，所述导体条的材料为多晶硅导体材料，或者金属导体材料。

优选的是，所述导体电极是与MOS器件本身的栅极或金属层在同一工序中同时形成的。

优选的是，在导体电极上施加的所述电荷平衡电压的取值介于0伏到击穿电压值。